JP2825059B2

JP2825059B2 - 光ディスク及びその製造方法

Info

Publication number: JP2825059B2
Application number: JP6150531A
Authority: JP
Inventors: 健司大石; 収圷
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-06-08
Publication date: 1998-11-18
Anticipated expiration: 2013-11-18
Also published as: JPH07287869A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学的に情報の再生が
可能な光ディスクに関し、特に高密度型光ディスクに関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年光ディスクの大容量化が検討され、
種々の提案が成されている。光ディスクの高密度記録に
於いては、記録時のレーザ光パワーを制御することによ
って、光スポット径よりも小さな記録マークを形成する
ことが可能であるが、その限界は、媒体の結晶粒径に依
存する分解能や、媒体の光強度に関する閾値、媒体の応
答速度等によって左右される。しかし、記録できる記録
マークの最小限界値は、再生可能な記録マークの最小限
界値に比較してはるかに小さい。

【０００３】これは、光ディスクの再生時に、再生用レ
ーザ光（以下、再生用レーザ光を単に再生光とも記す）
をレンズで集光する時の光スポット径が光学理論で決定
される限界値を持つことに起因しており、従って光ディ
スクの高密度化は、いかに再生レーザ光のスポット径を
小さくするかにかかっている。再生可能な記録マーク
（ピット）の繰り返し波長の限界値は、再生用レーザ光
の波長をλ、前記レーザ光を集光する集光レンズの開口
数をＮＡとすると、λ／２ＮＡで与えられる。

【０００４】よって、より短い記録波長の記録マークを
識別して再生するためには、波長λの短い光で再生する
か開口数ＮＡが大きなレンズを用いれば良いことが分か
る。しかし再生に用いる半導体レーザーの短波長化は技
術的に困難が多く、また開口数ＮＡの大きなレンズを光
ディスク装置に組み込むことも容易ではない。これらの
方法とは別に、再生時に光スポットを実効的に小さくす
る方法が、「固体物理」VOL.26 NO.6 1991 P393〜P398
に記載されている。これは、レーザ光が集光されて光磁
気ディスク媒体に照射される時に、この光スポット内に
低温領域と高温領域とが発生することを利用するもの
で、前記高温部或いは低温部のみが読みだし可能になる
とするものである。そして結果的に光スポットの直径を
実質的に縮小する効果が得られるとされている。

【０００５】しかしこの技術は、光磁気方式による書き
換え可能型光ディスク（以下、書き換え可能型光ディス
クをＲＡＭ型光ディスクとも記す）には適用出来るが、
再生専用型光ディスク（以下、再生専用型光ディスクを
ＲＯＭ型光ディスクとも記す）には適用できないと言う
問題がある。これを解決するために、金属−非金属転移
を示す物質からなる金属−非金属転移層を、あらかじめ
情報が周回状に形成された透明基板上に設けて再生光ス
ポットの直径を実質的に縮小するようにした光ディスク
の発明が本出願人から出願されている（特願平５−２９
９００号）。この先願の光ディスクは、図２に示すよう
な構成となっており、２の金属−非金属転移を示す物質
としてはＶＯ₂が用いられている。

【０００６】図２は、先願の光ディスクの構成を示す断
面図である。図２に示すＲＯＭ型（読みだし専用型）光
ディスク２０は、透明基板１と、金属ー非金属転移層２
と、反射層３と、保護層４とをこの順に積層した構成の
光ディスクである。前記金属ー非金属転移層２として
は、例えば二酸化バナジウムＶＯ₂からなる薄膜を用
い、前記反射層３として膜厚２００ｎｍのＡｌ薄膜を用
いる。

【０００７】実験で得られた前記ＶＯ₂薄膜の特性例を
図４に示す。図４は、ＶＯ₂薄膜に於ける温度と反射率
の関係を示す図である。図４に示すように、昇温時の相
転移点Ｔｃｈが略６５℃、降温時の相転移点Ｔｃｌが略
５５℃の金属−非金属転移を示し、反射率は低温相で１
６％、高温相で３．５％で可逆的に変化した。次に前記
ＶＯ₂薄膜を構成要素とするＲＯＭ型光ディスク２０の
製造方法について簡単に述べる。ここでは、ドライエッ
チングによって予め情報ピットが形成された石英ガラス
基板の上にＤＣマグネトロンスパッタ装置によりＶＯ₂
膜を形成し、その上にスパッタ法によりＡｌ反射膜を形
成し、さらにその上にスピンコート法により紫外線硬化
型保護膜を形成する。

【０００８】そして前記光ディスク２０の基板側から波
長が７８０ｎｍのレーザ光を照射し、前記光ディスク１
０のランド部（ミラー部）からの反射光を検出して光デ
ィスクの反射率を測定した。その結果、ＶＯ₂膜の膜厚
を変えた時の低温相と高温相に於ける夫々の反射率は、
図５に示す通りであった。図５は、本発明の光ディスク
に於けるＶＯ₂膜の膜厚と反射率との関係を示す図であ
る。

【０００９】図５に於いて、横軸はＶＯ₂薄膜の膜厚、
縦軸はレーザ光を光ディスクの透明基板側から照射した
場合のミラー部の反射率を示す。また、実線で示す曲線
Ａは周囲温度２０℃で測定された低温相に於ける特性を
示し、点線で示す曲線Ｂは周囲温度１００℃で測定され
た高温相に於ける特性を示す。図５に於いて、ＶＯ₂膜
厚が５０ｎｍの時には、反射率が、低温相で５％、高温
相で４２％であった。

【００１０】この反射率の差を利用して高密度ディスク
の再生を行ったところ隣接トラックの記録マークからの
クロストークや同一トラック内の符号間干渉が減少し
た。さらに、ＶＯ₂膜厚が１３０ｎｍの時には、反射率
が、低温相で２０％、高温相で３％であった。この反射
率の差を利用して高密度ディスクの再生を行ったところ
同様に隣接トラックの記録マークからのクロストークや
同一トラック内の符号間干渉が減少した。

【００１１】以下に、図２に示す光ディスクの再生方法
について説明をする。図２に示すＲＯＭ型光ディスクの
再生は、回転している光ディスクに再生用レーザ光（再
生光）が集光されて基板側から照射され、光ディスクか
らの戻り光が検出される。そして前記戻り光を利用し
て、レーザ光を光ディスクの所定位置にスポット状に照
射するためのフォーカス制御とトラッキング制御がかけ
られ、微小な記録マーク（ピット）の読み出しが行われ
る。

【００１２】光ディスク１０の金属−非金属転移層２に
再生光が照射されると、その光が吸収され温度が上昇す
る。レーザ光スポットの光強度分布はガウス分布をとる
ため光ディスクが停止している場合にはレーザ光スポッ
トの中心部が光強度に応じて高温となる。しかし再生時
には光ディスクが回転しているために、レーザ光スポッ
トの周辺ではトラック方向に温度分布が生じる。即ち光
ディスクの回転方向に関してレーザ光スポットの前方、
即ち先に光ビームが照射された方の温度より、レーザ光
スポットの後方、即ち後に光ビームが照射された方の温
度が高くなる。

【００１３】そしてレーザ光スポットの前方の温度が相
転移点Ｔｃより低くなり、後方の温度がＴｃより高くな
るようにレーザ光の出力が設定されると、レーザ光スポ
ット内の部分部分で屈折率の差が生じる。この結果図５
に示した如く、例えばＶＯ₂の膜厚が１３０ｎｍ時のよ
うに相転移点Ｔｃより高温で反射率Ｒが低下する場合に
は、レーザ光スポットの前方からの反射光のみが強くな
り、再生信号が得られる。この結果再生光スポットの直
径が縮小したのと実質的に同等の効果が得られる。

【００１４】また例えばＶＯ₂の膜厚が５０ｎｍ時のよ
うに相転移点Ｔｃより高温で反射率Ｒが上昇する場合に
は、レーザ光スポットの後方からの反射光のみが強くな
り、再生信号が得られる。この結果再生光スポットの直
径が縮小したのと実質的に同等の効果が得られる。そし
て、隣接するトラックの記録マークからのクロストーク
や同一トラック内の符号間干渉を低減することが出来
る。

【００１５】従来から知られているＶＯ2 薄膜の製造方
法として、アルゴンと酸素の混合ガス中でバナジウム金
属をスパッタしバナジウムを酸化させる反応性スパッタ
リング法や酸素ガス中でバナジウムを電子ビームで蒸発
させ酸化させる反応性蒸着法がある。これらの方法で得
られた薄膜は、そのままでは金属−非金属転移を示さ
ず、酸素雰囲気中か空気中で熱処理を施すことによって
はじめて金属−非金属転移を示すようになると各種文献
で報告されている。バナジウムイオンは最高５価までの
原子価がとれ、代表的な酸化バナジウムとしてＶＯ、Ｖ
₂Ｏ₃、ＶＯ₂、Ｖ₂Ｏ₅が知られている。

【００１６】これ以外に、一般式Ｖ_nＯ_2n-1 （ｎ＝
３、４、６）で表される中間化合物が非常に狭い組成範
囲で存在する。それらは、平衡する酸素分圧により制御
されるため、多数の酸化物の中からＶＯ2 薄膜だけを選
択的に得ることは難しく、また成膜の再現性も乏しい。
一方、ＶＯ₂を書き換え型光ディスクに応用した例
が、"Preparation of VO2thin film and its direct op
tical bit recording characteristics."(APPLIEDOPTIC
S Vol.22 No.2 265(1983) に記載されている。それによ
れば、バナジウム金属ターゲットを窒素−酸素プラズマ
中でＲＦ（高周波）スパッタリングすることによって、
ＶＯ₂を成膜後の熱処理なしで得ている。

【００１７】しかし、一般的に用いられる不活性ガスで
あるアルゴン中に酸素を混合させて作った場合には、薄
膜の表面性が粗く、また、金属−非金属転移を示さない
Ｖ₂Ｏ₅に似た黄色の膜が得られるとしている。（この
文献は、ＶＯ₂を記録膜として用いるものであり、本発
明は再生補助層として用いるためＶＯ₂膜に要求される
特性が本質的に異なる。ＶＯ₂を記録膜に用いる時に
は、ＶＯ₂が本来持っている金属−非金属転移を示す温
度（６８℃）を室温以下に低下させなければ記録状態
（金属状態）を保持することができない。これに対し、
本発明に於ける再生補助層（バナジウム酸化物薄膜）で
は転移温度が室温より高いことを積極的に利用し、再生
光があたった時だけ転移を示すことを利用するものであ
る。）

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の高密度
型光ディスクの技術では、次のような問題点があり、再
現性良くＶＯ₂薄膜を得ることが出来なかった。（１）Ａｒガス＋酸素の雰囲気中ではＶＯ₂薄膜を得る
ことができず、Ａｒガスの代わりにＮ₂ガスを混入させ
てスパッタを行うと、金属−非金属転移を示さないバナ
ジウム窒化物を生成する可能性があった。（２）ＲＦ（高周波）スパッタであり、ＤＣ（直流）ス
パッタに比較してスパッタ装置が高価であり、制御もし
難い。（３）スパッタ電力を固定して成膜しているため、ター
ゲットの酸化状態や消耗の度合いによる変化に対応する
ことができない。さらに、スパッタの前に行う前スパッタ（以後、プレス
パッタとも記載する）のやり方によってはターゲット表
面の酸化状態が変化し、この結果スパッタされるバナジ
ウムの酸化状態が異なるため、スパッタ電力を制御すれ
ばいつも酸化数の一定な薄膜が得られるとは限らない。
同様に成膜の回数を重ねてターゲットの消耗が大きくな
ると、スパッタされる面積が広くなり成膜速度が大きく
なるのでスパッタ電力を制御しただけでは一定の酸化状
態の薄膜を得ることはできない。本発明は、前記問題点
に鑑みて成されたもので、その目的は、大面積に屈折率
が均一な所定膜厚のＶＯ₂膜を再現性良く形成して、光
スポット径を実質的に縮小するようにした光ディスクと
その製造方法とを提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１に係る発明は、「少なくとも、透明基板と、
金属−非金属転移を示すバナジウム酸化物薄膜と、反射
膜とをこの順に設けた光ディスクにおいて、前記透明基
板と前記金属−非金属転移を示すバナジウム酸化物薄膜
との間にバナジウム下地層を有することを特徴とする光
ディスク。」を提供するものであり、請求項２に係る発
明は、「請求項１記載の光ディスクにおいて、前記バナ
ジウム酸化物薄膜と前記バナジウム下地層との間に、深
さ方向に酸素の含有量が異なるバナジウム酸化物中間層
を有することを特徴とする光ディスク。」を提供するも
のである。

【００２０】また、請求項３に係る発明は、「少なくと
も、透明基板と、金属−非金属転移を示すバナジウム酸
化物薄膜と、反射膜とをこの順に設けた光ディスクの製
造方法において、不活性ガスによるバナジウム金属のス
パッタリングによって前記透明基板表面にバナジウム下
地層を生成し、酸素を混合した不活性ガス中でバナジウ
ム金属を反応性スパッタリングして前記バナジウム下地
層上に金属−非金属転移を示すバナジウム酸化物薄膜を
生成することを特徴とする光ディスクの製造方法。」を
提供するものであり、請求項４に係る発明は、「請求項
３記載の光ディスクの製造方法において、前記バナジウ
ム下地層が所定の膜厚に達した時点で、前記不活性ガス
中への酸素注入を開始して前記バナジウム酸化物薄膜を
生成する際の酸素分圧になるまで徐々に酸素を注入し、
この酸素注入を行いながらバナジウム金属のスパッタリ
ングを行って深さ方向に酸素の含有量が異なるバナジウ
ム酸化物中間層を生成し、このバナジウム酸化物中間層
上に前記バナジウム酸化物薄膜を生成することを特徴と
する光ディスクの製造方法。」を提供するものであり、
さらに、請求項５に係る発明は、「請求項３、又は請求
項４記載の光ディスクの製造方法において、前記透明基
板温度を３４０℃以上に保ち、酸素分圧を３．５％以下
にし、かつ、成膜速度を２×１０^-2〜６×１０^-2ｎｍ／
ｓに制御して、ＤＣスパッタリングによって前記金属−
非金属転移を示すバナジウム酸化物薄膜を生成すること
を特徴とする光ディスクの製造方法。」を提供するもの
である。

【００２１】

【作用】光ディスクの金属−非金属転移層に再生光が照
射されると、その光が吸収され温度が上昇する。再生光
スポットの光強度分布はガウス分布をとるため停止して
いる光ディスクでは再生光スポットの中心部が高温とな
るが、回転時には再生光スポットの前方より後方の温度
が高くなる。そして再生光スポットの前方の温度が相転
移点より低く、後方の温度が相転移点より高くなるよう
にレーザ光出力が設定されると、再生光スポット内で屈
折率の変化（分布）が生じる。この結果、相転移点Ｔｃ
より高温で反射率が低下する場合には、再生光スポット
の前方からの反射光のみが強くなって再生信号が得ら
れ、相転移点Ｔｃより高温で反射率が上昇する場合に
は、レーザ光スポットの後方からの反射光のみが強くな
って再生信号が得られる。この結果再生光スポットの直
径が縮小したのと実質的に同等の効果が得られ、光スポ
ットより小さい微小ピットからの情報が光学的に読み出
される。この結果隣接するトラックの記録マークからの
クロストークや同一トラック内の符号間干渉を低減する
ことが出来る。尚、透明基板上にバナジウム下地層を設
けると、この下地層の薄膜を核として積層するバナジウ
ム酸化物が結晶成長を起こし、金属−非金属転移を示す
多結晶のバナジウム酸化物薄膜の形成が促されるものと
考えられる。

【００２２】

【実施例】本発明の光ディスクは、透明基板と反射層の
間に、温度変化に応じて金属−非金属転移を起こすバナ
ジウム酸化物薄膜物質からなる層を設けた光ディスクで
あって、再生時には、光ディスク上に照射された再生用
レーザ光（再生光）の光スポット内で生じる温度分布に
伴う光学特性の変化を利用し、光の回折限界以下の微小
な記録マークを読み出せるようにしたものである。従っ
てこの光ディスクは、特に高密度型の光ディスクに適合
するものである。まず、本発明の光ディスクで用いる金
属−非金属転移を示す物質について述べる。

【００２３】金属−非金属転移を示す物質とは、その物
質の温度を変化させた時に物質の性質が金属から非金属
に又はその逆に転移するものを言う。前記金属−非金属
転移は一般にモット（Ｍｏｔｔ）転移として知られてい
る。また前記非金属とは、半導体及び絶縁体を指す。前
記金属−非金属転移に伴い、物質の電気的特性や光学的
特性が大きく変化するが、本発明の光ディスクでは、実
数部ｍ及び虚数部ｋで示される複素屈折率（ｍ−ｉｋ）
の変化に伴う反射率Ｒ或いは光の位相の変化を利用して
再生が行われる。

【００２４】金属−非金属転移を示す物質としては、例
えば、ＶＯ₂、ＶＯ、Ｖ₂Ｏ₃、Ｔｉ₂Ｏ₃等の結晶性
の薄膜があるが、本発明の光ディスクでは転移温度Ｔｃ
が室温より高いＶＯ₂を採用している。このＶＯ₂薄膜
は、前記転移温度Ｔｃより低温側では半導体的な性質を
有し高温側では金属的な性質を有するが、この性質の変
化は温度変化と共に可逆的に、即ち昇温時にも降温時に
も起こる。以下、本発明の光ディスクの製造方法につい
て、その第１の実施例をＲＯＭ型光ディスクを例に図１
を基に説明する。図１は、本発明の光ディスクの構成を
示す断面図である。図１に於いて、ＲＯＭ型光ディスク
２０は、予め情報ピットが形成された透明な基板１の上
に、バナジウム下地層５、バナジウム酸化物薄膜層２、
反射層３、保護膜４がこの順に積層されている。前記情
報ピットは、同心円状或いは螺旋状に設けられて情報ト
ラックが形成されている。

【００２５】前記基板１としては、通常の光ディスクに
用いられている一般的な透明基板材料例えばポリカーボ
ネート、アクリル、エポキシ、ポリオレフィン等のプラ
スチックや、ガラス等から選択して使用される。この基
板上には予め情報が凹凸状のピットとして周回状に形成
されているピット部と、ピットのないランド部（ミラー
部）とが設けられている。前記ピットはドライエッチン
グ法、フォトポリマ−法、射出成形法等によって製造さ
れる。

【００２６】バナジウム下地層の膜厚は３〜３０ｎｍに
あり、また前記バナジウム酸化物薄膜層２は、膜厚が１
０ｎｍ〜５μｍの二酸化バナジウムＶＯ_２からなる薄膜
であり、前記反射層３としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａ
ｌ、Ｉｎ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｎｉ等の金属の内の１種又はこ
れらの合金が用いられる。この反射層は、真空蒸着やス
パッタにより膜厚が１０〜５００ｎｍの範囲、好ましく
は膜厚が５０〜２００ｎｍの範囲で形成される。前記保
護膜４としては、紫外線硬化型のフォトポリマーが好適
である。

【００２７】以下、本発明の光ディスクの製造方法につ
いて図１及び図３を基に説明する。図３は直流マグネト
ロン装置の一例を示す図であり、一対の陰極（ターゲッ
ト）と陽極（基板ホルダー）からなる直流マグネトロン
装置を示す。図３に於いて、真空チャンバー１１内に基
板１２とターゲット２２を対向して配置し、この間に膜
厚センサ１４を設ける。基板にはガラス基板、ターゲッ
トにはバナジウム金属を用いる。膜厚センサー１４は水
晶式のもので水晶振動子の表面に薄膜が付着すると共振
周波数が変化することを利用している。成膜の間、基板
は基板ホルダーに埋め込んだヒーター１３で３００〜５
００℃に加熱する。

【００２８】真空チャンバー１１は真空ポンプ１８によ
り予め８×１０^-4Ｐａ以下に排気する。排気調節弁によ
って排気量を調節した後、Ａｒガスを導入して所定の真
空度にし、本スパッタに先立ちバナジウム金属をスパッ
タする。これによってターゲット表面の酸化層を除去す
る。続いてシャッター１５を開け所定の膜厚になるまで
バナジウム下地層を成膜する。バナジウム下地層の膜厚
は３〜３０ｎｍにあり、基板を通して光を入射する場合
には、入射光量が減衰しないような膜厚にするのが好ま
しい。

【００２９】ついでＡｒとＯ₂の混合ガス中で反応性ス
パッタを行う。ターゲット表面の酸化状態が定常になる
までシャッター１５を閉じて前スパッタをしたのち、シ
ャッターを開け所定の膜厚までＶＯ₂を成膜する。この
とき成膜速度を膜厚センサ１４でモニターして一定の速
度になるように制御器１９を通して直流電源１６の投入
電力を、例えば電流で調節する。成膜速度が速いとＶＯ
₂に対し酸化不足（バナジウム過剰）となり、逆に遅い
と過剰に酸化する。バナジウムの酸化状態は酸素分圧に
敏感で、わずかな変動でも著しく変化する。

【００３０】酸素分圧と投入スパッタ電力を固定しても
成膜速度は変動するためバナジウム酸化物の生成速度に
対応する成膜速度を直接モニターし、調節することが必
要となる。前記した製造方法で実験をした結果、基板温
度３４０℃以上で金属−非金属転移を示すバナジウム酸
化物が得られることが明らかになった。この方法により
as-depo （アズデポジション）で金属−非金属転移を示
す多結晶のＶＯ₂を均一しかも再現性よく得ることがで
きる。

【００３１】＜実験例１＞真空チャンバー１１内の雰囲
気を３×１０^-4Ｐａまで排気した後、アルゴンを導入
し、４．０×１０^-1Ｐａとした。スパッタリング電流
０．５Ａ、電圧３６０Ｖで５分間、スパッタリングを行
った。ここで、シャッター１５を開け膜厚５ｎｍのバナ
ジウム下地層を成膜し、シャッター１５を閉じ放電を止
めた。その後、系内を４×１０^-4Ｐａまで排気した後、
酸素とアルゴンを導入し、全圧力４．２×１０^-1Ｐａ、
酸素分圧１．４×１０^-2Ｐａとし、スパッタリング電流
０．１Ａ、電圧４１０Ｖで３０分間プレスパッタリング
を行った後、表面温度３６０℃のガラス基盤上へ本スパ
ッタリングを成膜速度を制御して行った。

【００３２】成膜速度を１０^-2ｎｍ／ｓから１０^-1ｎｍ
／ｓまで変化させたところ、成膜速度２〜６×１０^-2ｎ
ｍ／ｓの範囲でＶＯ₂膜が再現性良く生成した。このＶ
Ｏ₂膜の温度に対する反射率変化を波長７８０ｎｍで測
定したところ金属−非金属転移が６８℃に観察され、Ｖ
Ｏ₂膜厚が１００ｎｍのときに、低温相で１１％、高温
相で２０％であった。光学的変化の大きなＶＯ₂膜が熱
処理なしで得られた。＜実験例２＞実験例１と同様の条件で基板温度を３４０
℃にして成膜を行ったところ、実験例１と同様の薄膜が
得られた。

【００３３】以上のようにして多結晶のＶＯ₂を再現性
良く大面積で得られることができたのであるが、このＶ
Ｏ₂薄膜を光ディスク内に設けて、光の回析限界以下の
微小な記録マークを読み出させるために用いる場合、こ
の薄膜の表面性に付いても検討する必要がある。即ち、
ＶＯ₂とバナジウムとの間には格子定数に大きな違いが
あるため、バナジウム下地層５上にＶＯ₂を積層すると
ＶＯ₂が不規則に積層されてしまい、ＶＯ₂の結晶粒
が、回析限界以下に形成された微小な記録マーク（ピッ
ト）の大きさに比べて無視できない大きさになってしま
うのである。このように大きな結晶粒は、再生信号のノ
イズの原因となり、再生エラー発生率を増加させてしま
うことになる。そこで、本発明者らは、バナジウムとＶ
Ｏ₂との格子定数を緩和させるために、上記バナジウム
下地層５と、上記バナジウム酸化物薄膜２との間に、深
さ方向に酸素の含有量を徐々に異ならせたバナジウム酸
化物ＶＯ_xによるバナジウム酸化物中間層（以下、ＶＯ
_x中間層または中間層と記載する）を設けた光ディスク
構造とした。以下、この光ディスクに付いて説明する。
なお、上述の実施例と同様な部分については、その説明
を省略する。

【００３４】図６は、本発明の光ディスクの他の実施例
の構成を示す図である。図６に於いて、ＲＯＭ型光ディ
スク４０は、予め情報ピットが形成された透明な上記基
板１の上に、上記バナジウム下地層５、バナジウム酸化
物ＶＯ_xによる中間層６、上記バナジウム酸化物薄膜層
２、上記反射層３、上記保護膜４がこの順に積層されて
いる。前記情報ピットは、同心円状或いは螺旋状に設け
られて情報トラックが形成されている。上記中間層６
は、酸素の含有比率が０から２までのバナジウム酸化物
ＶＯ_x（ｘ＝０〜２）であり、深さ方向にその含有比率
が徐々に異なるように積層されている。即ち、バナジウ
ム下地層５に近いところほど酸素の含有比率は０に近
く、バナジウム酸化物薄膜層２に近いところほど酸素の
含有比率が２に近くなるようにバナジウム酸化物ＶＯ_x
（ｘ＝０〜２）が積層されているのである。

【００３５】次に、上記光ディスク４０の製造方法に付
いて説明する。上記バナジウム下地層５を基板１に形成
するまでは上記光ディスク１０と同様であり、図３に示
す直流マグネトロン装置３０の真空チャンバー１１内に
基板１２とターゲット２２とを対向して配置し、バナジ
ウム金属をスパッタする。基板１２は、ガラス基板を用
いており、またターゲット２２にはバナジウム金属を用
いている。上記光ディスク１０と同様な方法によりバナ
ジウム下地層５を３〜３０ｎｍ形成する。バナジウム下
地層５が、所定の膜厚に達した時点で、真空チャンバ１
１内に徐々に酸素を注入して酸素の含有量が徐々に異な
るＶＯ_x中間層６を形成する。このＶＯ_x中間層６の膜
厚は、照射レーザ光に対する透明度や、形成時間等の関
係から５〜１０ｎｍとする。また、中間層６を形成する
際の酸素分圧は、バナジウム下地層５形成時の酸素分圧
（０Ｐａ）から次に行う本スパッタと同じ酸素分圧の間
で変化させるが、その変化方法に付いては特に限定はな
い。例えば酸素分圧を何段階かに別けて高くしても良い
し、酸素注入開始時に酸素分圧を一気に高め、所定の酸
素分圧になったら次に行う本スパッタと同じ酸素分圧に
なるまで徐々に高くしていっても良い。中間層６が所定
の膜厚に達したら、シャッタ５を閉じて放電を止めて、
プレスパッタリングを行った後、上記光ディスク１０と
同様な方法でバナジウム酸化物薄膜層２を形成する。こ
のようにしてバナジウム下地層５とバナジウム酸化物薄
膜層２との間に中間層６を形成することができる。この
中間層６は、バナジウム酸化物薄膜層２と酸素の含有比
率が異なるバナジウム酸化物ＶＯ_xであるので、上記光
ディスク１０の製造工程に小変更を加えるだけで容易に
形成させることが可能である。

【００３６】＜実験例３＞真空チャンバー１１内の雰囲
気を３×１０^-4Ｐａまで排気した後、アルゴンを導入
し、４．０×１０^-1Ｐａとした。スパッタリング電流
０．５Ａ、電圧３６０Ｖで５分間、スパッタリングを行
った。ここで、シャッター１５を開け膜厚１０ｎｍのバ
ナジウム下地層５を基板１２上に成膜した後、酸素を０
〜１．４×１０^-2Ｐａの範囲で４段階で注入し、ＶＯ_x
中間層６を合計５ｎｍまで成膜した後、シャッター１５
を閉じ放電を止めた。その後、系内を４×１０^-4Ｐａま
で排気した後、酸素とアルゴンを導入し、全圧力４．２
×１０^-1Ｐａ、酸素分圧１．４×１０^-2Ｐａとし、スパ
ッタリング電流０．１Ａ、電圧４１０Ｖで３０分間プレ
スパッタリングを行った後、表面温度３６０℃のガラス
基板１２上へ本スパッタリングを成膜速度を制御して行
った。成膜速度制御は、上記実験例１と同様に制御し
た。このＶＯ₂膜の温度に対する反射率変化を波長７８
０ｎｍで測定したところ金属−非金属転移が６８℃に観
察され、ＶＯ₂膜厚が１００ｎｍのときに、低温相で１
１％、高温相で２０％であり、ＶＯ_xによる中間層６を
設けてもＶＯ₂薄膜層２の光学的特性の劣化は確認され
なかった。更に、上記実験例１で作成したＶＯ₂薄膜表
面の状態をＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走
査電子顕微鏡）で無作為に選んだＶＯ₂の結晶粒径を観
測したところ、その粒径は２００〜３００ｎｍであった
のに対し、上記実験例３で作成したＶＯ₂薄膜表面を同
方法にて観測した結晶粒径は５０〜７０ｎｍであり、Ｖ
Ｏ₂薄膜表面の平滑性が大幅に向上しているのが確認さ
れた。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ディス
ク及びその製造方法によれば、光学的に均一なバナジウ
ム酸化物薄膜を大面積にas-depo （アズデポジション）
で形成することが出来るので、光ディスクは、低ノイ
ズ、低エラーレートとなり、高密度記録の光ディスクの
再生が可能となり、更に、バナジウム酸化物中間層を設
けることで、バナジウム酸化物薄膜層表面の平滑性が向
上され、高密度記録された光ディスクに十分に適応させ
ることが可能となる。また、バナジウム酸化物薄膜を成
膜速度を一定に制御して形成するため、ターゲットの酸
化状態や消耗の度合いによる変化に対応することがで
き、光学的変化の大きな薄膜が得られる等により、再現
性が良くＣ／Ｎが向上すると言う効果がある。さらにバ
ナジウム下地層やバナジウム酸化物中間層は、従来の製
造工程に小変更を加えるだけで容易に形成可能であり、
従来の製造方法に比べ、高い再現性で容易にバナジウム
酸化物薄膜の形成が可能となる。尚、先願の光ディスク
に比しても、成膜環境（透明基板温度、酸素分圧、成膜
速度等）の制御が比較的粗であっても、より再現性良
く、より大面積にＶＯ₂薄膜を形成することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ディスクの第一の実施例の構成を示
す断面図である。

【図２】先願の光ディスクの構成を示す断面図である。

【図３】直流マグネトロン装置の一例を示す図である。

【図４】ＶＯ₂膜の温度と反射率との関係を示す図であ
る。

【図５】本発明光ディスクに於けるＶＯ₂膜の膜厚と反
射率との関係を示す図である。

【図６】本発明の光ディスクの第二の実施例の構成を示
す断面図である。

【符号の説明】

１０、２０、４０光ディスク１透明基板２バナジウム酸化物薄膜３反射層４保護層５バナジウム下地層６中間層（バナジウム酸化物中間層）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、透明基板と、金属−非金属転
移を示すバナジウム酸化物薄膜と、反射膜とをこの順に
設けた光ディスクにおいて、前記透明基板と前記金属−非金属転移を示すバナジウム
酸化物薄膜との間にバナジウム下地層を有することを特
徴とする光ディスク。
【請求項２】請求項１記載の光ディスクにおいて、前記バナジウム酸化物薄膜と前記バナジウム下地層との
間に、深さ方向に酸素の含有量が異なるバナジウム酸化
物中間層を有することを特徴とする光ディスク。
【請求項３】少なくとも、透明基板と、金属−非金属転
移を示すバナジウム酸化物薄膜と、反射膜とをこの順に
設けた光ディスクの製造方法において、不活性ガスによるバナジウム金属のスパッタリングによ
って前記透明基板表面にバナジウム下地層を生成し、酸素を混合した不活性ガス中でバナジウム金属を反応性
スパッタリングして前記バナジウム下地層上に金属−非
金属転移を示すバナジウム酸化物薄膜を生成することを
特徴とする光ディスクの製造方法。
【請求項４】請求項３記載の光ディスクの製造方法にお
いて、前記バナジウム下地層が所定の膜厚に達した時点で、前
記不活性ガス中への酸素注入を開始して前記バナジウム
酸化物薄膜を生成する際の酸素分圧になるまで徐々に酸
素を注入し、この酸素注入を行いながらバナジウム金属
のスパッタリングを行って深さ方向に酸素の含有量が異
なるバナジウム酸化物中間層を生成し、このバナジウム
酸化物中間層上に前記バナジウム酸化物薄膜を生成する
ことを特徴とする光ディスクの製造方法。
【請求項５】請求項３、又は請求項４記載の光ディスク
の製造方法において、前記透明基板温度を３４０℃以上に保ち、酸素分圧を
３．５％以下にし、かつ、成膜速度を２×１０^-2〜６×
１０^-2ｎｍ／ｓに制御して、ＤＣスパッタリングによっ
て前記金属−非金属転移を示すバナジウム酸化物薄膜を
生成することを特徴とする光ディスクの製造方法。